基于AT89S51單片機(jī)的教室燈光智能控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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要為了有效利用教室燈光、節(jié)約能源，設(shè)計(jì)了以AT89C2051單機(jī)作為控制核心的教室燈光控制系統(tǒng)，能根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間、光照情況自動(dòng)調(diào)節(jié)教室燈光的打開(kāi)或關(guān)閉。調(diào)試結(jié)果證明該系統(tǒng)具有很好的人機(jī)交互界面，能對(duì)教室燈光進(jìn)行智能控制，且電路簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)約能源，可移植性好。也可應(yīng)用于圖書(shū)館、會(huì)議室、辦公室、辦公等場(chǎng)所，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用空間。本課題針教室燈光的制，分了教室燈光能控制的原和實(shí)現(xiàn)方法，出了基于單機(jī)設(shè)計(jì)教室光智能控制統(tǒng)的思路，在此基礎(chǔ)上開(kāi)了智能控制統(tǒng)的硬件模和相應(yīng)軟件分。該系統(tǒng)以單片作為控制模的核心部件采用熱釋紅外人體傳器檢測(cè)人體存在采用光敏三管構(gòu)成的電檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；據(jù)教室合理燈的條件，過(guò)對(duì)人體存信號(hào)和環(huán)境信號(hào)的識(shí)別與斷，完成對(duì)室燈光的智控制，避免教室用電的量浪費(fèi)。系統(tǒng)具有報(bào)警功；同時(shí)還采了軟硬件的看門(mén)狗”等干擾措施。本系統(tǒng)程部分采用C語(yǔ)言編寫(xiě)采用?；Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條理晰、通用性好，便改進(jìn)和擴(kuò)充。該統(tǒng)具有體積控制方便，可性高，針對(duì)性強(qiáng)性?xún)r(jià)比高等點(diǎn)可以滿(mǎn)足類(lèi)院校對(duì)教燈光控制的求，很大程度達(dá)到節(jié)能目。

關(guān)鍵詞：

智能控制

熱釋紅外感器

單片機(jī)AbstractInordermakeeffectiveuseclassroomenergysaving,MCUasthelightingaccordingtoschoolcalendar,lightautomaticadjustmentofclassroominorclose.Debugginginterface,classroomthelibrary,room,office,andotherplaces,andbroadapplicationtopicclassroomcontrol,of

lightingprinciplerealizationisputforwardbasedtheSCMdesignclassroomintelligentcontrolofthought,onthistheofthesystemAT89S51microcomputerasmodulecorepyroelectrictodetectthepresenceofthebody,photosensitivecircuitsdetectlightintensity;lighttothethroughthepresencesignalsambientlightsignalrecognitionjudgement,theclassroomlightingcontrol,classroomwaste.;itusesThesystemmeetallofinstitutionsclassroomofthepurposeofsaving.Keywords:

forpyroelectricsensorchip目

錄摘

要.............................................................................................................................I引言.............................................................................................................................IV課題來(lái)源背景................................................................................................IV國(guó)內(nèi)外教燈光控制器究的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題....................................IV第一章室燈光控器簡(jiǎn)介與案分析...................................................................1教室燈光制器簡(jiǎn)介

系統(tǒng)控制案分析...............................................................................................第二章統(tǒng)控制塊的硬件設(shè)..............................................................................系統(tǒng)控制塊的硬件構(gòu)及簡(jiǎn)介.......................................................................2系統(tǒng)控制主要硬件電...................................................................................系統(tǒng)控電路.................................................................................................系統(tǒng)電電路.................................................................................................數(shù)據(jù)集電路.................................................................................................系統(tǒng)鐘電路.................................................................................................繼電驅(qū)動(dòng)電路.............................................................................................7超時(shí)警電路.................................................................................................按鍵制電路.................................................................................................系統(tǒng)門(mén)狗電路.............................................................................................8系統(tǒng)監(jiān)控程序模塊.........................................................................................10系統(tǒng)檢初始化...........................................................................................定時(shí)斷處理設(shè)計(jì).......................................................................................數(shù)據(jù)采集塊.....................................................................................................人體在傳感器的缺點(diǎn)..........................................................................數(shù)據(jù)集軟件的實(shí)..................................................................................12時(shí)鐘模塊.............................................................................................................數(shù)據(jù)入輸出...............................................................................................12時(shí)鐘序設(shè)計(jì)...............................................................................................13顯示驅(qū)動(dòng)塊.....................................................................................................第四章統(tǒng)調(diào)試行及問(wèn)題分............................................................................單片機(jī)系調(diào)試方法及驟.............................................................................

主要問(wèn)題析第五章結(jié)與展望.....................................................................................................總結(jié)展望致

謝...........................................................................................................................參考文獻(xiàn)......................................................................................................................引言1.1題源背本課題屬自選課題，來(lái)源本人了解到今全世界面資源短缺問(wèn)題日益出，造成了源的巨大浪。而我所在讀的邵陽(yáng)學(xué)電能管理方面在著很大的題，特別是師管理不到。所以我選這個(gè)課題。基單片機(jī)控制師燈光自動(dòng)制器的研究當(dāng)前，隨經(jīng)濟(jì)的飛速展，能源短問(wèn)題日益突，成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)展的瓶頸”。作工業(yè)生產(chǎn)和民生活不可缺的電力能更是如此尤其現(xiàn)今越越提倡低碳活，節(jié)約能已經(jīng)成為一全球共識(shí)，而為培養(yǎng)社會(huì)英的高校更該起到榜樣作用。但是前在校園內(nèi)，室燈火通明卻空無(wú)一人現(xiàn)象屢見(jiàn)不，這不僅造了嚴(yán)重的資源費(fèi)，也對(duì)高的形象造成很壞的影響本文所研究教室燈光控制統(tǒng)就可以很地實(shí)現(xiàn)節(jié)約源的作用。本題設(shè)計(jì)的控器可有效的現(xiàn)教室燈光智能控制。其入?yún)?shù)主要人體存在信和環(huán)境光強(qiáng)信號(hào)等外界素。環(huán)境光強(qiáng)度達(dá)到一值時(shí)不開(kāi)燈環(huán)境

光強(qiáng)度在定閥值以下有人存在時(shí)燈，實(shí)證明這種方可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教室燈行智能控制教室燈光制器一般安在教室內(nèi)避電燈直射的置，且體傳感器安置應(yīng)使人體活方向與人體感器中兩個(gè)釋電元連線(xiàn)向垂直，這可使人體存信號(hào)采集更靈敏、可靠同時(shí)還要盡能避免外界風(fēng)接吹向人體感器。1.2內(nèi)教燈控器究現(xiàn)及存的題現(xiàn)今世界地面臨能源機(jī)，現(xiàn)在發(fā)的主要原料煤炭、石油天然氣等，丹在能源合理用方面的成經(jīng)驗(yàn)給我們供了很好的鑒。丹麥1974以來(lái)，國(guó)收入增長(zhǎng)了50%但丹麥總的源總消費(fèi)量并沒(méi)增加。所以麥在OECD成員國(guó)中能源耗量和國(guó)收入比值最小國(guó)家。他們供的一些節(jié)供熱系統(tǒng)很得我們借鑒例如丹麥熱電供熱電廠(CHP)。而且他們盡可的有效利用源，所以他們的能使用總效率到了90%并且丹政府很重視房空同用電的節(jié)簏，設(shè)立了對(duì)新房屋節(jié)能的多要求。數(shù)顯示，居民住有節(jié)能裝置房子時(shí)，要付比沒(méi)有節(jié)方案房屋高的費(fèi)用。他的節(jié)能經(jīng)在歐盟國(guó)家廣為流傳。有，歐司朗斯維尼亞公不斷的推出新高輸出的熒燈，節(jié)能6%。飛利照明公司推的陶瓷金鹵燈代替去的鹵鎢燈，可節(jié)能60%電能以上種種象表明世界國(guó)都在采不同方式來(lái)約能源。由于我國(guó)口有十三億多，經(jīng)濟(jì)又續(xù)多年的高發(fā)展，讓能問(wèn)題日益出。雖然我能源總儲(chǔ)量低，但人均量少。單位值的能耗是發(fā)達(dá)國(guó)的3-10。能源問(wèn)題成為制約我國(guó)民經(jīng)濟(jì)高發(fā)展的關(guān)鍵題，能源問(wèn)題是我國(guó)長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)中一個(gè)關(guān)鍵素。此外能源問(wèn)題不關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)和環(huán)境生態(tài)平衡，在特情況

下還會(huì)對(duì)會(huì)穩(wěn)定有很影響。鑒于源問(wèn)題的重性，我國(guó)在色照明工程新發(fā)布，綠色明工程未來(lái)年問(wèn)將在公設(shè)旅、賓館、廈、居民所等全國(guó)建物中推廣億只能燈，節(jié)電290億度。上海河北等些地方采取府對(duì)節(jié)能燈宗采購(gòu)每只貼至元的方式進(jìn)行廣。從普通熾燈到高效能燈，使我的電光源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步向電型轉(zhuǎn)變，光燈與普通熾燈的比例1995年的1：上升到目的1。目前，我照明用電約社會(huì)總用電12%采用高效照產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)低效照明產(chǎn)可節(jié)電60%-80%。如今北京正在大推行綠色照明程，己推出百萬(wàn)只綠色明光源和部節(jié)能電器，估算年節(jié)約用可達(dá)3442萬(wàn)千瓦時(shí)節(jié)約電費(fèi)萬(wàn)元政府已經(jīng)在廈、學(xué)校醫(yī)院等更換24萬(wàn)只節(jié)燈具。在奧工程的建設(shè)、也大量運(yùn)用節(jié)技術(shù)，北京奧運(yùn)廠館“立方”通過(guò)采用大的節(jié)能燈具，裝備技術(shù)，通過(guò)強(qiáng)透光性白可節(jié)約能耗50%我們黨在2000年月日黨第十屆中央委員第五次會(huì)議過(guò)《中共中央于制定國(guó)民濟(jì)和社會(huì)發(fā)第十個(gè)五年劃的建議》中明確指：“加強(qiáng)基設(shè)施建設(shè)是后五年至十一項(xiàng)十分重的任務(wù)其中提到的礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括了能源設(shè)《建議》強(qiáng)調(diào)了能源建要發(fā)揮資源勢(shì)，優(yōu)化能結(jié)構(gòu)，提高用效率，加環(huán)境保護(hù)。面如此緊迫的源問(wèn)題，我應(yīng)該把著眼放在“高效利用“清潔”能源。由此可見(jiàn)節(jié)能照明用，對(duì)節(jié)能具重要的意義。目前國(guó)內(nèi)類(lèi)院校中，于同學(xué)們的覺(jué)節(jié)能意識(shí)弱，在光線(xiàn)夠強(qiáng)時(shí)也燈，課上完開(kāi)教室后燈亮著的現(xiàn)象遍存在；而，節(jié)能規(guī)劃極欠缺，教室燈光控制管理人員手代替，教室多，

管理人員不過(guò)來(lái)這樣就造成必要的電能浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)失?；谝陨戏N種原提高教室電效率就成學(xué)校節(jié)能的要且主要的施之一，此節(jié)能技術(shù)重要手段之就是教室燈自動(dòng)控制系的設(shè)計(jì)無(wú)疑就成為中一項(xiàng)重要題。

第一章教室燈光控器簡(jiǎn)介與方案分析1.1室光制簡(jiǎn)本課題設(shè)的控制器可效的實(shí)現(xiàn)教燈光的智能制。其入?yún)?shù)主要是體存在信號(hào)環(huán)境光強(qiáng)度號(hào)等外界因環(huán)境光的強(qiáng)達(dá)到一定值不開(kāi)燈，環(huán)光強(qiáng)度在一閥值以下且人存在時(shí)開(kāi)，實(shí)驗(yàn)證明這方案可以實(shí)對(duì)教室燈進(jìn)智能控制。教室燈光制器一般安在教室內(nèi)避電燈直射的置，且體傳感器安置應(yīng)使人體活方向與人體感器中兩個(gè)釋電元連線(xiàn)向垂直，這可使人體存信號(hào)采集更靈敏、可靠同時(shí)還要盡能避免外界風(fēng)接吹向人體感器。1.2統(tǒng)制案析該控制器自然光強(qiáng)度人體存在作控制器的主輸入?yún)?shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自與手動(dòng)控制兼容。在自環(huán)境光較強(qiáng)線(xiàn)足夠時(shí)，論人是否存在，都開(kāi)燈；自然環(huán)境較弱時(shí)有人存在超過(guò)一定時(shí)，控制器自打開(kāi)電燈，到人離開(kāi)后延時(shí)一定時(shí)后關(guān)燈。同，還可設(shè)置作時(shí)間來(lái)控制夜晚超過(guò)點(diǎn)，還有人存在則關(guān)閉自動(dòng)控制器的行，改用開(kāi)來(lái)手動(dòng)控制以解決因特情況下，自控制器的不人化運(yùn)行。所研究的室燈光控制主要是由硬和軟件兩大分組成硬件部分是前，是整個(gè)系執(zhí)行的基礎(chǔ)它主要為軟提供程序運(yùn)的平臺(tái)而軟件部分，是硬件端口所現(xiàn)的信號(hào)，加采集分析處理，最終實(shí)現(xiàn)制器所要實(shí)的各項(xiàng)功能達(dá)到設(shè)計(jì)目。

第二章統(tǒng)控制模塊的硬件設(shè)2.1統(tǒng)制塊硬構(gòu)及介系統(tǒng)控制元是以AT89S51單片機(jī)主模塊為核心其它外圍電路主要包：環(huán)境光采電路、時(shí)鐘塊、熱釋紅傳感器模塊看門(mén)狗模塊、鍵電路、EEPROM存儲(chǔ)模塊超時(shí)報(bào)警模、數(shù)碼管顯模塊，其構(gòu)框圖如圖所示圖2-1系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖光模塊采光敏三極管檢測(cè)環(huán)境光強(qiáng)度，有光照時(shí)電阻減，隨著光照度的減弱，阻逐漸增大把光信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)，現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)度的測(cè)。人體存在感器模塊采HP-208是基于紅線(xiàn)技術(shù)的能產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對(duì)人存在的檢測(cè)硬件時(shí)鐘塊采用充電力的低功耗具有臨時(shí)性放數(shù)據(jù)的

RAM存器的實(shí)時(shí)鐘芯片該電路的口簡(jiǎn)單、格低廉，被廣泛的用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)及故障保部分由組成是一種行通訊的512節(jié)，同時(shí)兼看門(mén)狗和電監(jiān)控功能鍵模塊。2.2統(tǒng)制主硬電考慮到本統(tǒng)安裝時(shí)受境影響因素較多且教室控制備中的人體存在感器、光敏極管等經(jīng)常因環(huán)境情形化而不穩(wěn)定所以在設(shè)計(jì)過(guò)中，電子元件的選用、路布置和設(shè)的安放要充考慮到抗干擾題。系統(tǒng)主控路本系統(tǒng)的控模塊采用AT89S51作為控芯片，它一種低功耗8工藝處理有8K在線(xiàn)可編程存器內(nèi)的可多次編，為在線(xiàn)編提供了方便片內(nèi)有字節(jié)的，的，由于合的安排使用內(nèi)RAM空間，所以有片外擴(kuò)展的RAM，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)。該芯片的要特征見(jiàn)如：表2.1AT89S51主特征

引腳P0.0-P0.P2.0-P2.P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.7

外圍器件引腳ULN2803基極

說(shuō)明數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口數(shù)碼管段碼驅(qū)動(dòng)接口X5045串行輸入端X5045串行時(shí)鐘端X5045片選端X5045串行輸出端工作狀態(tài)指示燈時(shí)鐘線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)復(fù)位線(xiàn)P3.1P3.3P3.4P3.7單片機(jī)最系統(tǒng)如圖所示：

數(shù)據(jù)采集輸入端人體存在傳感器輸出信號(hào)端超時(shí)報(bào)警信號(hào)輸入端光敏三極管輸入信號(hào)端圖2-2單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)40Vcc）GND腳間的電壓有5V。(2)1819分別與20間有1.7―壓(3)9（RST）腳GND間電壓本為0。(4)31腳）與腳（間電壓為5V。

系統(tǒng)供電路系統(tǒng)供電理如圖2-3所示，采用5V電壓供。本設(shè)計(jì)采輸出電壓為的變器。系統(tǒng)通220V交電源后將交流電變到9V，經(jīng)過(guò)極管全波整、電解電容C1，濾波，再正輸出穩(wěn)壓器LM7805為了緩沖載突變，改瞬態(tài)響應(yīng)，出端還采用電容C3，C4最后得到+5V的直流電壓，用于控制系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)及其它外電路的端供電。圖2-3系統(tǒng)供電電路數(shù)據(jù)采集路教室的環(huán)光強(qiáng)度和人存在與否是統(tǒng)主要的輸參數(shù)因此教室中的環(huán)光照強(qiáng)度和體存在成為統(tǒng)數(shù)據(jù)采集主要對(duì)象。常的環(huán)境光強(qiáng)采集器件主有光敏二極和光敏三極考慮抗干擾需要，選用敏度較高的敏三極管。外，人體存?zhèn)鞲衅饕竺舳雀撸煽繌?qiáng)。一、環(huán)境強(qiáng)度采集電光電傳感是一種能夠光轉(zhuǎn)化為電的傳感器。采的光敏三極管除了具光敏二極管光信號(hào)轉(zhuǎn)化電信號(hào)的功外，還有對(duì)電信號(hào)的放大能。在無(wú)光時(shí)，三極管穿透電流很，為暗電流有光

照時(shí)，產(chǎn)的Ib增大，為光電流Ie，光電的大小與光強(qiáng)度成正比，于是負(fù)載電阻上能得到隨光強(qiáng)度變化而化的電信號(hào)光敏三極管具靈敏度高，積小，工作壓低，工作流小，發(fā)光勻穩(wěn)定，響應(yīng)度快，壽命等特點(diǎn)。環(huán)境光采電路原理如為2-4示。當(dāng)環(huán)光照強(qiáng)度大一定程度時(shí)，光三極管D6呈低阻狀態(tài)≤1K，三極的基極電壓高Q12管飽和導(dǎo)通，電極輸出低平。當(dāng)環(huán)境強(qiáng)度小于一程度時(shí)，光敏極管D6呈現(xiàn)高阻狀≥Ｋ，使三極管截止，電極輸出高平。其中調(diào)阻，可使三管Q12受環(huán)境光度影響在適當(dāng)亮度下導(dǎo)通圖2-4環(huán)光電路二、人體在信號(hào)采集路人體存在感器采用HP-208-N-L人體感模塊低電平輸。基于紅外線(xiàn)術(shù)的自動(dòng)控產(chǎn)品，靈敏高，可靠性，廣泛應(yīng)用各類(lèi)自動(dòng)感應(yīng)器中人體傳感器引腳為電源號(hào)端VCC2引腳為采集信輸出端，號(hào)引為地信號(hào)端GND其硬件連接圖2-5。HP-20VCC

C3

80f圖2-5人體存在信號(hào)采集電路功能特點(diǎn)：全自動(dòng)感：人進(jìn)入其應(yīng)范圍則輸?shù)碗娖?，人開(kāi)感應(yīng)范圍

自動(dòng)延時(shí)閉低電平，出待機(jī)時(shí)的電平。兩種觸發(fā)式：a.可重復(fù)觸發(fā)式：即感應(yīng)出低電平后延時(shí)時(shí)間段一束，輸出將動(dòng)從低電平為高電平；可重復(fù)發(fā)方式：即感應(yīng)輸?shù)碗娖胶?，延時(shí)時(shí)間段，如果有人在其感應(yīng)范內(nèi)活動(dòng)，其輸將一直保持電平，直到離開(kāi)后至延結(jié)束，低電跳變?yōu)楦唠姡ǜ袘?yīng)模檢測(cè)到人體每一次活動(dòng)會(huì)自動(dòng)順延個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并以最后一次動(dòng)的時(shí)間為時(shí)時(shí)間的起點(diǎn)).具有感應(yīng)鎖時(shí)間：感模塊在每一感應(yīng)輸出后待延時(shí)時(shí)間結(jié)束，可緊跟著設(shè)置個(gè)封鎖時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)感應(yīng)器不受任何感應(yīng)信。此功能可實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)出時(shí)間”和封鎖時(shí)間”者的間隔工作可應(yīng)用于間探測(cè)產(chǎn)品；時(shí)此功能可效抑制負(fù)載換過(guò)程中產(chǎn)生各種干擾。此時(shí)間可置在零點(diǎn)幾—幾十秒鐘。微功耗：態(tài)電流<50微安，別適合干電供電的電器品；輸出高電信號(hào)：可方與各類(lèi)電路現(xiàn)對(duì)接；技術(shù)參數(shù)工作電壓：DC4.5V至DC24V可；輸出低電：0V，待機(jī)時(shí)的高平為；延時(shí)時(shí)間可制作范圍點(diǎn)幾秒—十分鐘；封鎖時(shí)間可制作范圍點(diǎn)幾秒—幾秒；觸發(fā)方式L不可重復(fù)；H重復(fù)；感應(yīng)范圍度錐角7米以?xún)?nèi)；工作溫度-20—+70度。系統(tǒng)時(shí)鐘路根據(jù)教室光使用特性該系統(tǒng)還應(yīng)到時(shí)間的控，因此本研還加入硬時(shí)鐘電路以證系統(tǒng)的智化運(yùn)行?？紤]到本統(tǒng)停電時(shí)需時(shí)鐘電路提電源且不占用太單片機(jī)

資源，于采用具有充能力的實(shí)時(shí)鐘芯片，作為臨時(shí)性放數(shù)據(jù)的RAM寄存。此芯片采的是串行通方式，還可掉電保護(hù)電源提充電功能，也以將此功能閉。該片對(duì)年月、時(shí)、分秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具閏年補(bǔ)償能，工電壓為—5.5V只需三根即可與單片進(jìn)行通信，體小，使簡(jiǎn)單，鐘精度較高滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，其引圖如圖示。圖2-6DS1302引腳圖各引腳的能為：：主電Vcc2：備電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2<時(shí)由向供電。SCLK：串行鐘，輸入，制數(shù)據(jù)的輸與輸出；IO三線(xiàn)接口時(shí)雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)CE：輸入號(hào)，在讀、數(shù)據(jù)期間，須為高。與單機(jī)接口電連接如圖2-7其中外接可充電的鋰電為DS1302的備用電接供電模的穩(wěn)定輸出壓5V為DS1302主源。DS1302由Vcc1和兩者中較大者電。系統(tǒng)常運(yùn)行時(shí)，大于，因此Vcc1給電，在主電源閉的情況下則由給供電，保持時(shí)鐘連續(xù)運(yùn)行。和X2是振蕩，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位片選，

通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置電平來(lái)啟動(dòng)有的數(shù)據(jù)傳，與單片機(jī)復(fù)位信號(hào)相。時(shí)鐘輸入SCLK接單機(jī)P1.5引腳，進(jìn)行時(shí)控制。圖時(shí)鐘電路繼電器驅(qū)電路繼電器驅(qū)接口電路如2-8所這里電器由相應(yīng)PNP號(hào)的9012三極管來(lái)動(dòng)。開(kāi)機(jī)時(shí)單片機(jī)初始后的、為高電平，三管截止所以開(kāi)機(jī)后電器始終處釋放狀態(tài)如果P3.5為低電平三極管的基就會(huì)被拉低產(chǎn)生足夠的極電流，使極管導(dǎo)通，繼器就會(huì)得電合，從而驅(qū)負(fù)載，點(diǎn)亮應(yīng)電燈。繼器的輸出端并歐的電阻6800皮法電容，的是避免繼器吸合與釋放期間生火花繼電器線(xiàn)兩端反相并的二極管是到吸收反向電動(dòng)勢(shì)的能，保護(hù)相的驅(qū)動(dòng)三極，這種繼電驅(qū)動(dòng)方式硬結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單

圖2-8繼電器驅(qū)動(dòng)電路超時(shí)報(bào)警路本系統(tǒng)采的超時(shí)報(bào)警路如圖所示單片的口外加一個(gè)10K的上拉電再經(jīng)過(guò)限電阻100歐三極管C945基極相連。當(dāng)P3.4端口為低電，即基極為電平時(shí)，三管導(dǎo)通，驅(qū)蜂鳴器發(fā)出音，以示教燈工作超時(shí)若P3.4端口為電平，即基為高電平，三極管截，蜂鳴器不作，教室燈作正常。本統(tǒng)采用超時(shí)報(bào)電路方便了理人員對(duì)教燈的管理，夠科學(xué)、有地管理教室電。圖超時(shí)報(bào)警電路

按鍵控制路按鍵控制路如圖2-10所鍵的輸入信分別接到，，用二極管與門(mén)電路將鍵信號(hào)引到中斷的引腳。按鍵控制路采用單片P2口的低4個(gè)口按鍵的輸入號(hào)端，信號(hào)取自電阻分壓。當(dāng)按未按下時(shí)，P2.0P2.3端口電壓接近電電壓，為高平，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，應(yīng)端口被按開(kāi)關(guān)短接到，為低電平。片機(jī)檢測(cè)個(gè)端口電平的變，從而確定哪個(gè)鍵被按。鍵盤(pán)工作式采用中斷描方式個(gè)二極管10K電阻組成與門(mén)電，當(dāng)任一鍵下時(shí)，與門(mén)出引腳的平都會(huì)由高低。P3.2第二功能是外中斷0的輸入引，我們利用電平的變化生中斷，在斷服務(wù)程中讀入口低4位信號(hào)，確哪個(gè)鍵按下執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能，0.1pf電容和阻組成濾波路，消除按的抖動(dòng)。圖按鍵控制電路系統(tǒng)看門(mén)電路在單片機(jī)作過(guò)程中，不可免的會(huì)由于界的干擾而生程序跑飛、死機(jī)至造成整機(jī)瘓等情況。了能夠及時(shí)復(fù)單片機(jī)的作，只能采用新復(fù)位的方，因此還應(yīng)在硬件設(shè)計(jì)使用看門(mén)狗路，這樣在單機(jī)發(fā)生死機(jī)情況下，看狗將產(chǎn)生一復(fù)位信號(hào)給片

機(jī)，使單機(jī)復(fù)位，重執(zhí)行程序。于系統(tǒng)同時(shí)要看門(mén)狗和EEPROM，所以本計(jì)中使用芯。具有種常用的功能：看門(mén)狗定器、復(fù)位控制EEPROM。這三種能是集成在個(gè)8引腳封的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控看門(mén)狗功能及高速三線(xiàn)易失性存儲(chǔ)組合在一起，而在很大程上降低了系成本并減少對(duì)電路板空的要求，的引腳排列圖2-11。圖2-11X5045的腳圖看門(mén)狗定器的預(yù)置時(shí)是通過(guò)的狀態(tài)存器的相應(yīng)來(lái)設(shè)定的。表態(tài)寄存器示，X5045狀態(tài)寄存器有6位。中WD1.WD0和看門(mén)狗電路關(guān)，其余位的工作設(shè)置關(guān)。表2.2狀態(tài)寄存器WD1=0，WD0=0，預(yù)時(shí)間為1.4S，WD1=0，WD0=1，預(yù)時(shí)間為0.6S，WD1=1，WD0=0，預(yù)時(shí)間為0.2S，WD1=1，WD0=1，禁看門(mén)狗工作看門(mén)狗電的定時(shí)時(shí)間短可由具體用程序的循周期決定，常比系統(tǒng)常工作時(shí)最循環(huán)周期的間略長(zhǎng)即可硬件分連接如。

圖2-12系統(tǒng)看門(mén)狗電路系統(tǒng)看門(mén)電路由系統(tǒng)據(jù)存儲(chǔ)及故保護(hù)部分組是一種串行通512字節(jié)，同時(shí)兼看門(mén)狗和源監(jiān)控功能有三種可程看門(mén)狗周，上電和VCC低于檢測(cè)限時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)X5045輸出復(fù)位高電有效，為了位更加可靠其復(fù)位輸出端外接個(gè)10K的上拉電阻，與AT89S51的復(fù)位端相連看門(mén)狗能在電源電、掉電期產(chǎn)生一個(gè)復(fù)信號(hào)。該芯還帶有一個(gè)1.4秒的看門(mén)狗時(shí)器可用來(lái)控單片機(jī)的作。如果在1.4內(nèi)未檢測(cè)其工作，出故障，內(nèi)部時(shí)器將使看狗處于低電狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保，避免死機(jī)程序跑飛或入死循環(huán)等外的發(fā)生。第三章控制模塊軟件設(shè)計(jì)3.1統(tǒng)控程模監(jiān)控程序模塊分為監(jiān)主程序和命處理子程序監(jiān)控主程的基本任是調(diào)用子程，一個(gè)主程可以調(diào)用多子程序，對(duì)51系列單片，系統(tǒng)資源限，主程序常是一個(gè)無(wú)循環(huán)的過(guò)程即是一個(gè)反復(fù)用子程序的程。子程序要分為中斷程序和功能程序它們之可以互相嵌和調(diào)用即中斷子程序以調(diào)用功能程序。

在應(yīng)用軟的設(shè)計(jì)中，可能各個(gè)功模塊寫(xiě)成子序的形式，通過(guò)主程序調(diào)。而命令處子程序完成種命令所規(guī)的具體操作它按各種命令分為不同的程序模塊，它編程方法與能要求及系應(yīng)用密切相。監(jiān)控主程是整個(gè)控制統(tǒng)的核心部其它外圍塊一般都需過(guò)監(jiān)控模實(shí)現(xiàn)其在控系統(tǒng)中的作監(jiān)控主程接受和分析自鍵盤(pán)的命令進(jìn)而把控制到相應(yīng)的處子程序的入，起引導(dǎo)作。本系統(tǒng)監(jiān)主程序模塊要包括對(duì)系外圍器件輸輸出參數(shù)的初始化自，看門(mén)狗的活，多任務(wù)作模塊的調(diào)(統(tǒng)中的信采集處理、鐘管理、按接收處理、動(dòng)顯示模塊)，時(shí)中斷處理。除初始化自檢外監(jiān)控主程一般總是把余部分連接來(lái)構(gòu)成一個(gè)無(wú)限循環(huán)系統(tǒng)所有功都在這一循中周而復(fù)始有選擇的執(zhí)3.1.1統(tǒng)自檢初化系統(tǒng)自檢始化是保證個(gè)控制系統(tǒng)夠正常運(yùn)行重要條件，系統(tǒng)加電復(fù)后，直接進(jìn)自檢初始化序，完成系的自檢及初化。初始化過(guò)主要是對(duì)一控制寄存器如中斷制、數(shù)據(jù)區(qū)和部芯片(如時(shí)芯片等)進(jìn)行初始數(shù)設(shè)置和定。本系統(tǒng)中自檢初始化主要各接口芯片檢測(cè)芯片內(nèi)部設(shè)參數(shù)的初始及系統(tǒng)內(nèi)部寄存器的始化。各接口芯的檢測(cè)主要測(cè)各芯片是已處于準(zhǔn)備作的就緒狀態(tài)，有無(wú)件故障等，檢測(cè)各位是否正常顯系統(tǒng)設(shè)置開(kāi)時(shí)的界面測(cè)硬件時(shí)是處于更換芯片初次使用為振狀態(tài)，還是處于用電源供電蕩保持狀態(tài)，即測(cè)系統(tǒng)中控時(shí)間表的有性，檢測(cè)釋紅外傳感輸出信號(hào)是正常體現(xiàn)人存在的信息檢測(cè)光采集電輸出的信號(hào)。若時(shí)鐘芯處于啟動(dòng)狀，則需要對(duì)進(jìn)行

初始化并動(dòng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)內(nèi)部存器初始化要是指在數(shù)緩沖區(qū)內(nèi)，各戶(hù)定義的數(shù)據(jù)變量的始化賦值及分特殊功能存器SFR的復(fù)位初始化單片機(jī)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC指向程存儲(chǔ)器的入地址。單元，程序狀態(tài)字存器PSW清零，內(nèi)存儲(chǔ)器選工作寄存器用戶(hù)標(biāo)志位F0為狀態(tài)，堆指針SP指其它定時(shí)器、斷允許寄器IE,累加器等皆00H.3.1.2時(shí)中斷處設(shè)計(jì)定時(shí)中斷利用單片機(jī)部的定時(shí)器時(shí)，時(shí)到或計(jì)數(shù)值滿(mǎn)引起的中斷，內(nèi)定時(shí)器的計(jì)器可以對(duì)內(nèi)時(shí)鐘或從外引線(xiàn)T0和T1輸入的外脈沖進(jìn)行計(jì)。計(jì)數(shù)器的出信號(hào)作為斷請(qǐng)求信號(hào)去置位定時(shí)器出標(biāo)志位，單片機(jī)的CPU申請(qǐng)中斷。定時(shí)中斷周期性中斷每隔一定的間會(huì)中斷一。本系統(tǒng)中定的定時(shí)斷主要用來(lái)造多任務(wù)操系統(tǒng)，在系響應(yīng)中斷后無(wú)需對(duì)斷點(diǎn)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，直接進(jìn)行多務(wù)時(shí)間的劃工作，使相的操作任務(wù)進(jìn)就緒狀態(tài)，該中斷可以動(dòng)有關(guān)的任操作。該定中斷處理程序圖如圖3-1所示：圖3-1定中斷處理程序框圖本系統(tǒng)還用了外部中此外部中主要用來(lái)判是否有外來(lái)

號(hào)輸入，有，就采集來(lái)并加以處；若無(wú)，則回到主循環(huán)3.2據(jù)集塊本控制系中的數(shù)據(jù)采對(duì)象為環(huán)境信號(hào)及人體在信號(hào)在程序設(shè)計(jì)中這兩個(gè)數(shù)據(jù)采集放置在任務(wù)模塊中施定時(shí)采集3.2.1體存在傳器的優(yōu)缺人體存在感器具有本不發(fā)出任何型的輻射器件功耗小，隱蔽性好價(jià)格低廉的點(diǎn)。而缺點(diǎn)容易受各種源、光源干。由于紅外穿力差，因此體的紅外輻容易被遮擋不易被探頭收；易受射頻射的干擾；環(huán)境溫度和體溫度接近，探測(cè)和靈度就會(huì)明顯下，甚至造成時(shí)失靈。試也證明了這，如果人體在卻一定時(shí)間沒(méi)有活動(dòng)，體傳感器則為沒(méi)有人體在。為避免種現(xiàn)象的出現(xiàn)，本統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)為有人存在狀態(tài)后隔1分鐘更長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)人體存在數(shù)信號(hào)的采。3.2.2據(jù)采集軟的實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)考到環(huán)境光足亮?xí)r，無(wú)論否有人體存都不開(kāi)燈；環(huán)境光不亮?xí)r，有人存在才開(kāi)燈無(wú)人體存在不開(kāi)燈。本統(tǒng)邏輯定義為環(huán)境光亮?xí)r邏輯“0"(符合采集電路輸信號(hào)狀態(tài))，時(shí)為“1"，人體在為1"，人不存在為“0"，開(kāi)燈“關(guān)燈為“0"，么環(huán)境光與體存在可以以下的邏輯系表來(lái)表示，如所示：表3.1環(huán)境光與人體存在邏輯關(guān)系環(huán)境光參數(shù)

人體存在參數(shù)

教室燈狀態(tài)

上表數(shù)據(jù)明可將環(huán)境參數(shù)與人體在參數(shù)進(jìn)行操作又由于繼電器是電平驅(qū)動(dòng)，以要將采集理后的信號(hào)行非操作，可以驅(qū)動(dòng)繼電工作，即可到教室燈的態(tài)。3.3鐘塊在系統(tǒng)啟自檢初始化，首先會(huì)對(duì)鐘芯片的行狀態(tài)進(jìn)行判斷當(dāng)檢測(cè)到DS1302處于動(dòng)狀態(tài)時(shí)才其進(jìn)行初始，啟動(dòng)時(shí)鐘。實(shí)時(shí)鐘芯片DS1302的初化及其讀寫(xiě)序設(shè)計(jì)的關(guān)是要遵循其時(shí)序求。3.3.1據(jù)輸入輸在對(duì)DS1302進(jìn)行種操作之前必須先對(duì)其始化，即需把復(fù)位輸入RST端置為高電，如果RST輸入低電平，那所有的數(shù)據(jù)傳送中止且IO引腳變高阻抗?fàn)?。在?shù)據(jù)讀完后，RST端應(yīng)置成低電平以防止外部擾對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘的影響。同時(shí)，為防止復(fù)位輸端受到外部干擾，要求電時(shí)，在主源引腳Vcc22.5V之前，RST必須為邏0。無(wú)是讀操作是寫(xiě)操作，必須在開(kāi)頭時(shí)鐘周期把提供地址命令信息的8位數(shù)裝入到DS1302的移位寄存器地址命信息用于指40寄存器中的哪個(gè)進(jìn)何種操作。據(jù)在SCLK的上升沿串輸入，在開(kāi)的個(gè)時(shí)鐘周把命令字裝移位寄存器后，若跟隨是寫(xiě)命令字，則在下8個(gè)周期的升沿輸入數(shù)字節(jié)若跟隨在命令字節(jié)的個(gè)周期后，在下8個(gè)SCLK周期的降沿輸出數(shù)字節(jié)。程序流程如3-3所示：

圖數(shù)據(jù)輸入輸出流程圖3.3.2鐘程序設(shè)驅(qū)動(dòng)程序寄存器宏定義0x80WRITE_MINUTE0x82WRITE_HOUR0x81

READ_MINUTEREAD_HOUR0x850x8E位尋址寄器定義sbitACC_7；管腳定sbitSCLK=P3^5；

時(shí)鐘信號(hào)7sbitDIO=；sbitCE=；

數(shù)據(jù)信號(hào)片選5

6地址、數(shù)發(fā)送子程序void(unsignedcharaddrdati，；CE=0；CE腳為低電，數(shù)據(jù)傳中止SCLK=0清零時(shí)鐘總CE=1CE引腳為高電平，邏控制有效發(fā)送地址for(；i>0；i--)循環(huán)移位SCLK；=addrDIO=；每次傳輸字節(jié)>>=1右移一位SCLK；發(fā)送數(shù)據(jù)for(；i>0；i--)

SCLK；=dat；DIO=；dat>>=1SCLK；CE=0數(shù)據(jù)讀取程序()，temp，dat1，；CE=0；SCLK=0CE=1發(fā)送地址for(；i>0i--)循環(huán)次移位SCLK；=；DIO=；每次傳輸字節(jié)>>=1右移一位SCLK；讀取數(shù)據(jù)

for(；i>0；i--)ACC_7=DIO；SCLK；ACC>>=1；SCLK；CE=0；dat1=ACC；；數(shù)據(jù)進(jìn)轉(zhuǎn)換dat1=dat1%16；十進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)dat1=dat1+dat2*10；return(dat1)；初始化DS1302voidInitial(void)Write1302，；禁止保護(hù)Write1302，0x56)；秒位初始化Write1302(WRITE_MINUTE，；分鐘初化Write1302(WRITE_HOUR，；小時(shí)初始Write1302，0x80)；允許寫(xiě)保3.4示動(dòng)塊系統(tǒng)運(yùn)行程中的數(shù)據(jù)示是人機(jī)交對(duì)話(huà)的一個(gè)要通道通過(guò)

的顯示系數(shù)據(jù)，我們可以更好的解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，從而便對(duì)整個(gè)系統(tǒng)行必要的操。本系統(tǒng)中用共陽(yáng)極的碼管，其中用ULN2803作為驅(qū)動(dòng)碼管的段選芯片，采用單又便宜的9012三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)碼管的位選節(jié)約成本，序編寫(xiě)簡(jiǎn)單考慮到數(shù)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)求的電流較，采用功率動(dòng)器件ULN2803芯片。此片是八組型達(dá)林功放三極管成芯片，典型的輸入壓是

，集電極輸功率可達(dá)

50V×0.6A因此采用ULN2803共陽(yáng)極碼管的段信驅(qū)動(dòng)器。而陽(yáng)極數(shù)碼管位信號(hào)驅(qū)動(dòng)則采用個(gè)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)。又于為低電平驅(qū)動(dòng)，所以數(shù)據(jù)送單片機(jī)端口，應(yīng)在程序先將數(shù)據(jù)取。然后將數(shù)送到ULN2803輸入端相接單片機(jī)的端口即可。每次先送位要顯示的據(jù)字節(jié)，然再送該位數(shù)管的地址字節(jié)，直到位顯示完全。本系統(tǒng)在行過(guò)程中需顯示查看的據(jù)有時(shí)鐘及示數(shù)值正常工作中8顯示器顯實(shí)時(shí)時(shí)鐘，示小時(shí)、分、秒，其中兩位用來(lái)顯示“用以分隔顯小時(shí)、分鐘秒，這樣顯更加清晰。第四章統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及題分析4.1單片機(jī)系調(diào)方及驟單片機(jī)系的調(diào)試應(yīng)包硬件及軟件部分主要是通過(guò)試發(fā)現(xiàn)硬件及軟中存在的問(wèn)，查看其運(yùn)結(jié)果是否符設(shè)計(jì)要求。在對(duì)系統(tǒng)行實(shí)際調(diào)試，首先應(yīng)對(duì)件進(jìn)行靜態(tài)試，同時(shí)對(duì)統(tǒng)軟件進(jìn)初步調(diào)試，后再對(duì)軟件硬件進(jìn)行動(dòng)調(diào)試，最后能使系統(tǒng)進(jìn)入常工作靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試主是排除明顯硬件故障。將芯片、傳

感器等元連接到電路上時(shí)，要保各處電源極、電壓正確以防止因電源性接反或電過(guò)高損壞芯或傳感器。外，插入芯必須在斷電的況下進(jìn)行，別注意芯片方向不要插。(2)件調(diào)試在軟件調(diào)試采用在計(jì)算上利用模擬件實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的硬模擬、指令擬及運(yùn)行狀模擬，從而成應(yīng)用軟件發(fā)的全過(guò)程。試過(guò)程中的行狀態(tài)、各存器狀態(tài)、口狀態(tài)等都以在指定的窗區(qū)域顯示出，通過(guò)這些示結(jié)果隨時(shí)蹤程序運(yùn)行態(tài)，以確定程運(yùn)行無(wú)錯(cuò)誤(3)態(tài)調(diào)試：控系統(tǒng)的軟件硬件是密切關(guān)的由于軟件模開(kāi)發(fā)系統(tǒng)能對(duì)硬件部進(jìn)行診斷，時(shí)也不能實(shí)在線(xiàn)仿真，以用戶(hù)程序還跟硬件連接來(lái)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，同對(duì)軟件和硬進(jìn)行檢查和斷。整個(gè)片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)在線(xiàn)調(diào)試時(shí)需借助仿真發(fā)工具來(lái)對(duì)戶(hù)軟件及硬件路進(jìn)行診斷調(diào)試。在應(yīng)用系各模塊電路試成功后，程序加載到線(xiàn)仿真器上這時(shí)就能步或連續(xù)地行目標(biāo)程序，同也可以根據(jù)要分段設(shè)置點(diǎn)執(zhí)行程。而對(duì)于一與硬件相關(guān)用戶(hù)程序，接口驅(qū)動(dòng)程等，則需要配硬件進(jìn)行在線(xiàn)調(diào)如果有邏輯誤，也及時(shí)糾正修。程序調(diào)試畢后，利用程器將程序化到單片機(jī)，使整個(gè)系運(yùn)行起來(lái)各模塊電調(diào)試流程圖下示：

圖4-1源調(diào)試

圖單片機(jī)最小統(tǒng)調(diào)試圖

按鍵電路試

圖

顯示電路調(diào)試

圖集電路調(diào)4.2主要問(wèn)題析在本系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中到的主要問(wèn)的分析與解